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科学杂志经典:对BBB实验研究的进展

来源:启达生物  浏览量:2003  发布时间:2021-01-09

以核酸为基础的疗法,如小干扰RNAsiRNA),可能有助于治疗被认为是小分子药物无法治疗的疾病。一些神经退行性疾病中重要基因的鉴定显示了这一研究领域的前景,但是siRNA通过血脑屏障(BBB)并进入大脑仍然是一个挑战。现在,一种纳米颗粒已经被开发出来,可以促进在小鼠体内的传递。事实上,在一个创伤性脑损伤(TBI)的小鼠模型中,这种传递系统在大脑中的积累是传统方法的三倍。这项工作表明,这种纳米颗粒平台可能是治疗TBI的一种有前途的新一代药物递送方法。

这项研究发表在《科学进步》杂志上,题目是“BBB病理生理学——创伤性脑损伤中siRNA的独立传递

哈佛医学院布里格姆妇女医院医学教授、联合资深作者杰夫·卡普博士说:能够在没有炎症的情况下给整个BBB输送药物在该领域是一个圣杯。我们的方法非常简单,适用于治疗许多需要向大脑输送治疗药物的神经系统疾病。

创伤性脑损伤是儿童和青少年死亡和致残的主要原因,每年有数百万人在事故、体育和军事冲突中遭受创伤性脑损伤。TBI不仅导致潜在的长期神经功能障碍、记忆障碍、行为改变、言语不规则和步态异常,还与神经退行性疾病的发展有关,特别是慢性创伤性脑病、阿尔茨海默病,帕金森病 

以前开发的将治疗药物输送到脑外伤后大脑的方法依赖于头部物理损伤后短暂的时间窗,此时血脑屏障暂时被破坏。然而,BBB在几周内修复后,医生就开始缺乏有效的药物输送工具

通讯作者Nitin Joshi博士说:“通过血脑屏障传递小分子和大分子治疗药物是非常困难的。”Nitin Joshi博士是布里格姆麻醉科、围手术期和疼痛医学科纳米医学中心的生物工程师。我们的解决方案是将治疗药物封装到生物兼容的纳米颗粒中,这些纳米颗粒经过精确设计的表面特性,使其能够在不依赖血脑屏障的情况下有效地运输到大脑中。

本研究中的siRNA分子旨在抑制tau蛋白的表达,而tau蛋白被认为在神经退行性变中起关键作用。聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)是一种生物可降解和生物相容性的聚合物,用于FDA批准的几种现有产品中,被用作纳米颗粒的基料。研究人员设计了一种独特的纳米颗粒设计,最大限度地通过完整的血脑屏障运输被包裹的siRNA,并显著提高了脑细胞的摄取。

这份报告除了展示药物输送到大脑的机制,首次确定,系统的调制可以利用表面化学和涂层密度调节纳米粒子的渗透生物屏障紧密连接,”第一作者说。

在通过新传递系统接受抗tau siRNATBI小鼠中,观察到tau蛋白表达下降了50%,无论该配方是在突破血脑屏障的临时窗口内或外部注入。相比之下,通过本身系统接收siRNA的小鼠tau蛋白没有受到影响。

第二作者,进一步强调,BBB治疗药物的中枢神经系统(CNS)广泛的急性和慢性疾病。她说:“这次开发的技术可以用于大量不同的药物,包括抗生素、抗肿瘤药物和神经肽。”“这可能会改变许多表现在中枢神经系统的疾病的游戏规则。 

除了瞄准tau蛋白外,研究人员还在研究如何利用新型传输平台攻击其他目标。

Karp:“在临床转化方面,我们希望超越tau蛋白,来验证我们的系统是否适用于其他靶点。”“我们使用创伤性脑损伤模型来探索和发展这项技术,但基本上任何研究神经障碍的人都可能发现这项工作的益处。我们当然有很多工作要做,但我认为这为我们向多种治疗靶点迈进提供了重要的动力。。。 


Cell Systems原代细胞 BBB实验部分经典参考文献:

1.  Brown JA, Pensabene V, Markov DA, Allwardt V, Neely MD, Shi M, Britt CM, Hoilett OS, Yang Q, Brewer BM, Samson PC, McCawley LJ, May JM, Webb DJ, Li D, Bowman AB, Reiserer RS, Wikswo JP. Biomicrofluidics. 2015 Sep; 9(5): 054124. doi: 10.1063/1.4934713

 

Herland A, van der Meer AD, FitzGerald EA, Park T-E, Sleeboom JJF, Ingber DE. PLoS ONE. 2016; 11(3): e0150360. doi: 10.1371/journal.pone.0150360  


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